Ketonit ovat orgaanisia aineita, joiden molekyyleissä karbonyyliryhmä on sitoutunut kahteen hiilivetyradikaaliin .
Ketonien yleinen kaava: R1 - CO- R2 .
Muiden karbonyyliyhdisteiden joukossa ketoneissa tarkalleen kaksi hiiliatomia, jotka ovat sitoutuneet suoraan karbonyyliryhmään, erottavat ne karboksyylihapoista ja niiden johdannaisista sekä aldehydeistä .
Sana ketoni tulee vanhasta saksankielisestä sanasta Aketon (asetoni). Sen keksi vuonna 1848 saksalainen kemisti Leopold Gmelin (1788-1853) [1] .
Alifaattisten ja alisyklisten ketonien nimet muodostetaan lisäämällä pääte -one tai -dioni (diketoneille) emohiilivedyn nimeen. [2] Aromaattisia diketoneja, joiden ytimessä on ketoniryhmiä, kutsutaan hiilivedyn lyhennetyksi nimeksi, johon on lisätty pääte -kinoni. [3]
Triviaali nimikkeistö . Yksinkertaisimmille ketoneille käytetään niiden triviaaleja nimiä, kuten asetoni (propanonille) ja bentsofenoni (difenyyliketonille).
Radikaalifunktionaalinen nimikkeistö . Ketonien nimi on sallittu radikaalifunktionaalisen nimikkeistön mukaan, kun taas nimi koostuu ketoryhmän radikaaleista (aakkosjärjestyksessä) ja yhdisteluokan (funktiot) nimestä - ketoni (esim. metyylietyyliketoni -CH3 - CO-CH2 - CH3 ) .
Robert Boyle löysi asetonin vuonna 1661 kuumentamalla kalsiumasetaattia (asetoni tulee latinan kielestä acetum - etikka ):
Andreas Libavius kuvasi samanlaisen reaktion - asetonia muodostui kuumentamalla lyijysokeria ( lyijy(II)asetaatti ). Vasta vuonna 1852 Alexander William Williamson onnistui määrittämään tämän aineen koostumuksen [4] .
Ketonit ovat haihtuvia nesteitä tai sulavia kiinteitä aineita, alemmat edustajat ovat erittäin vesiliukoisia ja sekoittuvia orgaanisten liuottimien kanssa, osa (asetoni) sekoittuu veteen missä tahansa suhteessa. Molekyylien välisten vetysidosten muodostumisen mahdottomuus aiheuttaa niiden jonkin verran korkeamman haihtuvuuden kuin alkoholit ja karboksyylihapot, joilla on sama molekyylipaino (esimerkiksi asetoni kiehuu 56,1 °C:ssa ja propanoli-2 82,4 °C:ssa).
Ketonit, joissa on vähintään yksi alfavetyatomi, käyvät läpi ketoenolitautomeroitumisen . Tautomerisaatiota katalysoivat sekä hapot että emäkset . Yleensä ketomuoto on stabiilimpi kuin enolimuoto. Tämä tasapaino mahdollistaa ketonien tuotannon hydratoimalla alkyynit . Enolimuodon suhteellinen stabiloituminen konjugoimalla on syynä ketonien melko vahvaan happamuuteen ( pKa ≈ 20) alkaaneihin verrattuna ( pKa ≈ 50) .
Vedyn lisääminen ketoneihin tapahtuu hydrauskatalyyttien ( Ni , Co , Cu , Pt , Pd jne.) läsnä ollessa. Viime aikoina litiumalumiinihydridiä on usein käytetty hydrausaineena . Tässä tapauksessa ketonit muunnetaan sekundäärisiksi alkoholeiksi :
Kun ketoneja pelkistetään vedyllä eristyshetkellä ( alkalimetalleilla tai magnesiumamalgaamilla ), muodostuu myös glykoleja ( pinakoneja ) :
Sodaliuoksella tai mineraalihapolla kuumennettaessa hydrosulfiittijohdannaiset hajoavat vapauttaen vapaata ketonia:
Kuten aldehydien tapauksessa, kun niitä kuumennetaan kiinteällä KOH :lla , ketonihydratsonit vapauttavat typpeä ja tuottavat tyydyttyneitä hiilivetyjä ( Kizhner-reaktio )
Ankarissa olosuhteissa (emästen läsnä ollessa) ketoneissa tapahtuu aldolikondensaatiota . Tällöin muodostuu β-ketoalkoholeja, jotka menettävät helposti vesimolekyylin.
Vielä ankarammissa olosuhteissa, esimerkiksi kuumennettaessa väkevällä rikkihapolla , ketonit läpikäyvät molekyylien välisen dehydraation , jolloin muodostuu tyydyttymättömiä ketoneja:
Mesityylioksidi voi reagoida uuden asetonimolekyylin kanssa muodostaen foronia :
Ketonien pelkistymisen voidaan katsoa johtuvan erillisestä reaktiosta - Leuckart-Wallach-reaktiosta .
Nimi | Kaava | Sulamislämpötila | Kiehumislämpötila |
---|---|---|---|
Asetoni (dimetyyliketoni) | CH3 - CO- CH3 |
-95 °C | 56,1 °C |
Metyylietyyliketoni | CH3CH2 - CO - CH3 _ | -86 °C | 80 °C |
dietyyliketoni | CH3CH2COCH2CH3 _ _ _ _ _ _ _ | -40 °C | 102 °C |
asetofenoni | 19°C | 202 °C | |
Bentsofenoni | 47,9 °C | 305,4 °C | |
Sykloheksanoni | -16,4 °C | 155,65 °C | |
Diasetyyli | CH 3 COCOCH 3 | -3 °C | 88 °C |
Asetyyliasetoni | CH 3 COCH 2 COCH 3 | -23°C | 140 °C |
Parabentsokinoni | 115 °C | — |
Myrkyllinen. Niillä on ärsyttävä ja paikallinen vaikutus, ne tunkeutuvat ihoon, erityisen hyvin tyydyttymättömät alifaattiset. Joillakin aineilla on syöpää aiheuttavia ja mutageenisia vaikutuksia. Ketonien halogeenijohdannaiset aiheuttavat vakavaa limakalvojen ärsytystä ja palovammoja joutuessaan kosketuksiin ihon kanssa. Alisykliset ketonit ovat huumausaineita.
Ketoneilla on tärkeä rooli elävien organismien aineenvaihdunnassa. Siten ubikinoni osallistuu kudoshengityksen redox-reaktioihin. Ketoniryhmän sisältäviä yhdisteitä ovat eräät tärkeät monosakkaridit ( fruktoosi jne.), terpeenit ( mentoni , karvoni ), eteeristen öljyjen komponentit ( kamferi , jasmoni ), luonnolliset väriaineet ( indigo , alitsariini , flavonit ), steroidihormonit ( kortisoni , progesteroni ) . ), myski ( muskoni ), antibiootti tetrasykliini .
Fotosynteesin prosessissa 1,5-difosfaatti-D-erytropentuloosi (fosforyloitu ketopentoosi) on katalyytti. Asetaetikkahappo on Krebsin syklin välituote.
Ylimääräinen ketonimäärä ihmisen virtsassa ja veressä viittaa ketoosiin tai ketoasidoosiin , joka voi liittyä hiilihydraattiaineenvaihdunnan tai siihen liittyvien patologisten prosessien ominaisuuksiin.
Teollisuudessa ketoneja käytetään liuottimina, lääkkeinä ja erilaisten polymeerien valmistuksessa. Tärkeimmät ketonit ovat asetoni, metyylietyyliketoni ja sykloheksanoni [6] .
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Orgaanisten yhdisteiden luokat | |
---|---|
hiilivedyt | |
Happipitoinen | |
Typpeä sisältävä | |
Rikki | |
Fosforia sisältävä | |
haloorgaaninen | |
organopiitä | |
Organoelementti | |
Muut tärkeät luokat |